[發明專利]一種基于旋轉杠桿半橋放大器的三平動解耦微定位器

有效

• 申請號: 201910798158.0
• 申請日: 2019-08-27
• 公開（公告）號: CN112447262B
• 公開（公告）日: 2021-12-24
• 發明（設計）人: 田延嶺;馬越;王福軍;盧康康;張大衛;趙效魯;楊明旋
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G12B5/00
• 分類號: G12B5/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王蒙蒙

本發明公開了一種基于旋轉杠桿半橋放大器的三平動解耦微定位器，包括XY定位器和Z定位器；所述Z定位器采用串聯方式嵌入在所述XY定位器的輸出末端；所述XY定位器包括四個并聯連接的運動支鏈，四個所述運動支鏈沿所述Z定位器的周向均勻布置，并且，四個所述運動支鏈中，其中兩個所述運動支鏈沿X向布置，另外兩個所述運動支鏈沿Y向布置；每個所述運動支鏈包括用于實現位移放大的旋轉杠桿半橋放大器和用于實現位移傳遞的平行四邊形機構，所述旋轉杠桿半橋放大器的輸出端與所述平行四邊形機構的輸入端相連，所述平行四邊形機構的輸出端與所述Z定位器相連。本發明具有X向平動、Y向平動、Z向平動三自由度、大行程、結構緊湊、解耦能力強等特點。

技術領域

本發明涉及基于微納米定位機構的納米成像和納米加工技術，特別涉及一種基于旋轉杠桿半橋放大器的三平動解耦微定位器。

背景技術

隨著半導體加工領域、微機電系統、生物微納米操作領域的發展，微納米定位器在精密工程領域起著越來越重要的作用，其中，三平動微定位器是應用最廣泛的定位機構，其性能直接影響著微納操作的質量和效率。

主流的三平動微定位平臺主要有串聯和并聯兩種布置形式，將串聯與并聯組合的串并聯平臺結合了兩者優點，同時具備緊湊的尺寸，抗負載能力，以及較高的解耦性能，因此其應用越來越廣泛。

壓電陶瓷驅動器驅動柔性鉸鏈機構能夠克服傳統運動副機構所產生的裝配誤差、摩擦、沖擊等不利因素，因此成為目前的研究熱點，但是壓電陶瓷驅動器的行程有限，無法滿足大量程的微納米制造的需求，因此有必要引入位移放大機構擴大工作空間。目前的微定位器大多采用杠桿放大機構、Scott-Russell放大機構、差動放大機構、以及橋式放大機構擴大工作空間。但是這些放大機構會造成微定位器尺寸不夠緊湊，存在寄生位移以及耦合誤差。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中的不足，提供一種基于旋轉杠桿半橋放大器的三平動微定位器，該定位器具有X向平動、Y向平動、Z向平動三自由度、大行程、結構緊湊、解耦能力強等特點。

本發明所采用的技術方案是：一種基于旋轉杠桿半橋放大器的三平動解耦微定位器，包括XY定位器和Z定位器；

所述Z定位器采用串聯方式嵌入在所述XY定位器的輸出末端，所述Z定位器的內部設置有Z向壓電陶瓷驅動器，所述Z向壓電陶瓷驅動器與位于所述Z定位器上部的中央動平臺相接觸；

所述XY定位器包括四個并聯連接的運動支鏈，四個所述運動支鏈沿所述Z定位器的周向均勻布置，并且，四個所述運動支鏈中，其中兩個所述運動支鏈沿X向布置，另外兩個所述運動支鏈沿Y向布置；每個所述運動支鏈包括用于實現位移放大的旋轉杠桿半橋放大器和用于實現位移傳遞的平行四邊形機構，所述旋轉杠桿半橋放大器的輸出端與所述平行四邊形機構的輸入端相連，所述平行四邊形機構的輸出端與所述Z定位器相連；

沿X向布置的兩個所述運動支鏈中的任意一個所述運動支鏈采用X向壓電陶瓷驅動器驅動，所述X向壓電陶瓷驅動器與沿X向布置的其中一個所述運動支鏈的旋轉杠桿半橋放大器的輸入端相連；沿Y向布置的兩個所述運動支鏈中的任意一個所述運動支鏈采用Y向壓電陶瓷驅動器驅動，所述Y向壓電陶瓷驅動器與沿Y向布置的其中一個所述運動支鏈的旋轉杠桿半橋放大器的輸入端相連。

進一步地，所述中央動平臺與所述Z定位器之間通過第一平行葉片型柔性鉸鏈相連，實現位移導向功能。